家電接口技術(shù)課程設(shè)計書

1、 多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路 山西廣播電視大學(xué) 機電接口技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目： 多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路設(shè)計 分 校： 中條山 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化（專升本） 學(xué)生姓名: 許晨 學(xué) 號: 起迄日期: 指導(dǎo)教師: 機電接口技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：一設(shè)計目的1 了解系統(tǒng)的組成和工作原理。2 掌握各單元電路的設(shè)計和調(diào)整方法。3 提高綜合運用電路的能力。二、 設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計并調(diào)試多路數(shù)據(jù)巡回檢測、顯示與報警電路，其原理框圖如下圖所示。圖中，3路模擬信號分別為溫度（t）、直流電壓（）與交流正弦電壓（）。各路模擬參數(shù)的控制要求如

2、下：1 正常工作溫度：t273，當(dāng)t>30時，報警（發(fā)光顯示）；當(dāng)t<24時，報警（發(fā)光顯示）；2 正常直流電壓：（1.53.5）V，當(dāng)<1.5V時，報警（發(fā)光顯示）。3 交流正弦電壓：（12）V f =1kHz ，觀察D/A轉(zhuǎn)換后的電壓波形。4 采樣數(shù)據(jù)的巡回顯示。三 自學(xué)要求與思考題1 學(xué)習(xí)比較器與A/D、D/A轉(zhuǎn)換的工作原理。2 查閱資料，了解并熟悉設(shè)計所需各集成芯片的管腳功能及使用要求。3根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，設(shè)計上圖所示總體原理電路。四設(shè)計報告要求1原理電路的設(shè)計，內(nèi)容包括：溫度電壓的變換，放大與比較電路；直流電壓的欠壓比較電路；控制電路。A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。2總

3、體原理電路圖。3整理設(shè)計數(shù)據(jù)和記錄觀察到的波形，分析轉(zhuǎn)換誤差。4設(shè)計與調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法。五建議使用的主要元器件LM339(或LM324)、LF398、CC4051（或CC4052） 各1片AD590、ADC0804、DAC0808、74LS138、74LS74 各1片電阻、電容、發(fā)光二極管若干。2對課程設(shè)計成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：1、 設(shè)計說明書1份；2、 電路圖1份。3主要參考文獻：1 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）高教出版社2 閻石主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版/第五版） 高教出版社3 陳大欽主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗 高教出版社4 金唯香、謝玉梅 電子測試技術(shù)

4、湖南大學(xué)出版社5 陳永甫 電子電路智能化設(shè)計實例與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社4課程設(shè)計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容1布置設(shè)計任務(wù)，借資料，領(lǐng)圖及儀器2熟悉設(shè)計要求及步驟、程序3工況分析，確定設(shè)計參數(shù)等4擬定電路系統(tǒng)，選擇控制元件5編制設(shè)計說明書，繪電路圖67主指導(dǎo)教師日期： 年 月 日目 錄 1 課程設(shè)計目的.42 課程設(shè)計指標(biāo).43 課程設(shè)計原理.4 3.1 設(shè)計方案4 3.2 原理框圖54 設(shè)計的步驟和過程.64.1 電源. 64.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路.74.3 報警電路. 84.4控制電路與巡回電路. .84.5設(shè)計步驟和過程.95 設(shè)計的仿真和運行結(jié)果. . .115.1 電路

5、的調(diào)試.115.2 結(jié)果及分析. 116 結(jié)論. . 14 7 參考文獻. . 168附錄.17附錄A. .18 附錄B. .19附錄C. .20. 1 課程設(shè)計目的多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路，實現(xiàn)了電路自動對變阻上電壓的巡回檢測，并用發(fā)光燈進行顯示。此次試驗，讓我們自行設(shè)計，不僅加強了對元器件的認(rèn)識，學(xué)會了怎樣運用元器件，更加加強了了自我的設(shè)計意識，通過合作完成設(shè)計任務(wù)。最后學(xué)會使用EWB軟件，并通過EWB電路仿真設(shè)計軟件完成多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路的設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機上仿真實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示的設(shè)計。2 課程設(shè)計指標(biāo)1、設(shè)計、調(diào)試、仿真多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測、顯示與報警電路。2、多路

6、（兩路）數(shù)據(jù)為模擬信號，是兩路可變電阻上的直流電壓(VDC)。3、正常直流電壓：VDC=，當(dāng)VDC<，報警（發(fā)光顯示）。4、采樣數(shù)據(jù)的巡回顯示。3 課程設(shè)計原理31 設(shè)計方案 兩片74HC160芯片組成控制電路，通過計數(shù)器的數(shù)據(jù)疊加在不同時刻控制選擇不同的通路輸出；改變電壓輸入的通道的不斷改變，完成電路的巡回提取兩變阻上的電壓，并用發(fā)光燈顯示當(dāng)前通道。通過比較器把輸入電壓和預(yù)設(shè)電壓進行比較來報警。正常直流電壓：VDC=，當(dāng)VDC<，監(jiān)測燈發(fā)光警告。由于輸入電壓是模擬量，所以使用ADC模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬電壓信號轉(zhuǎn)化成16位2進制數(shù)據(jù)輸出，并運用顯示器，顯示當(dāng)前電壓值。，而電壓信

7、號則由555A/D轉(zhuǎn)換芯片。此外兩片由以上幾部分便構(gòu)成了完整的多路巡回監(jiān)測與顯示電路。74HC160芯片組成控制電路，通過計數(shù)器的數(shù)據(jù)疊加在不同時刻控制選擇不同的通路輸出；輸出模塊把數(shù)字信號正確的輸出。由以上幾部分便構(gòu)成了完整的多路巡回監(jiān)測與顯示電路。3.2 設(shè)計原理圖報警器顯示數(shù)據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換多路模擬信號自動轉(zhuǎn)換控制開關(guān)電源4 設(shè)計的步驟和過程4.1電源運用兩個變阻器，產(chǎn)生兩個通路，并通過改變電阻阻值，實現(xiàn)測試電路作用4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換與顯示電路通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊，連到數(shù)碼管顯示器上顯示。其中比較重要的元件ADC0809，其圖如下ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝， 對AD

8、C0809主要信號引腳的功能說明如下：     IN7IN0模擬量輸入通ALE地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。         START轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低電平。本信號有時簡寫為ST.A、B、C地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系

9、見表9-1。CLK時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0,正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高 OE輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vcc +5V電源。 Vref參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型

10、值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).4.3報警電路4.4控制電路與巡回電路其中重要的元器件74160計數(shù)器，如圖功能如下74160，是一個4位二進制的計數(shù)器，它具有異步清除端與同步清除端不同的是，它不受時鐘脈沖控制，只要來有效電平，就立即清零，無需再等下一個計數(shù)脈沖的有效沿到來。1.異步清零功能 只要（CR的非）有效電平到來，無論有無CP脈沖，輸出為“0”。在圖形符號中，CR的非的信號為CT=0，若接成七進制計數(shù)器，這里要特別注意，控制清零端的信號不是N-1（6），而是N（7）狀態(tài)。其實，很容易解釋，由于異步清零端信號一旦出現(xiàn)就立即生效，如剛出現(xiàn)0111，就立即送到

11、（CR的非）端，使?fàn)顟B(tài)變?yōu)?000。所以，清零信號是非常短暫的，僅是過度狀態(tài)，不能成為計數(shù)的一個狀態(tài)。清零端是低電平有效。2.同步置數(shù)功能 當(dāng)（LD的非）為有效電平時，計數(shù)功能被禁止，在CP脈沖上升沿作用下D0D3的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器并呈現(xiàn)在Q0Q3端。若接成七進制計數(shù)器，控制置數(shù)端的信號是N（7）狀態(tài)，如在D0D3置入0000，則在Q0Q3端呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是0110。 4.4 設(shè)計步驟和過程：(1) 正確理解實習(xí)要求，找出設(shè)計要求的實習(xí)目的；(2) 正確畫出要求電路的流程圖；(3) 分析每個模塊的作用，找出核心芯片型號；(4) 查找相關(guān)芯片的接線方法，和工作原理，理解芯片的作用；(5) 按電路原

12、理正確連接相應(yīng)的電路圖；(6) 檢測電路是否可以正確實現(xiàn)實習(xí)電路的要求，改正錯誤的電路部分。5 設(shè)計的仿真和運行結(jié)果5.1電路的調(diào)試 打開總控制開關(guān)，使總電路處于工作狀態(tài)， （0）由于計數(shù)器的Q2,Q3連接到電磁繼電器上，所以在開始的幾秒中，兩電磁繼電器均未導(dǎo)通，左邊最上面的燈（報警燈）亮（1） 大概幾秒之后，Q2輸出值為1，電磁繼電器導(dǎo)通，第一路變阻上的電壓輸入ADC及報警電路， 此時按2下空格鍵（轉(zhuǎn)換啟動輸入SOC的控制開關(guān)），使此時變阻上的電壓通過ADC顯示在數(shù)碼管顯示器上。（2） 再過幾秒之后，Q3值為一，Q2值為零，二號電磁繼電器導(dǎo)通，一號斷開，第二路變阻上的電壓輸入ADC及報警電路

13、，此時再次按兩下空格鍵，是2號變阻上的電壓通過ADC顯示在數(shù)碼管顯示器上。（3） 幾秒之后，當(dāng)Q1與Q3同時為0時，通過與非門，使清零端為1，計數(shù)器清零，回到初始狀態(tài)。（4） 從第（0）步開始往復(fù)循環(huán)5.2 結(jié)果及分析（1）此圖正常燈亮，表示電壓正常，在1.53.5之間，一號電路燈亮，表示此時是一通路導(dǎo)通，所以為一通道電路電壓正常（2）此圖中報警信號燈亮，表示電壓小于1.5V，2號導(dǎo)通電路燈亮，表示此時二路導(dǎo)通，所以表示2號導(dǎo)通電路電壓小于1.5V，產(chǎn)生報警信號。（3）改變電阻后，此圖中顯示報警與正常顯示燈均不亮，表示此路中電壓大于3.5V，2號導(dǎo)通電路燈亮，此時2號通路導(dǎo)通，所以2號導(dǎo)通電壓大于3.5V參考文獻1 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）高教出版社2 閻石主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版/第五